Углеводы и их функции. | steelbros.ru
Углеводы.В составе клеток всех живых организмов широкое распространение имеют углеводы.
Углеводами — называют органические соединения, состоящие из углерода (C), водорода (H) и кислорода(O2). В большинстве углеводов водород и кислород находятся, как правило, в тех же соотношениях, что и в воде (отсюда их название — углеводы). Общая формула таких углеводов Cn(h3O)m. Примером может служить один из самых распространенных углеводов — глюкоза, элементный состав которой С6Н12О6
С точки зрения химии углеводы являются органическими веществами, содержащими неразветвленную цепь из нескольких атомов углерода, карбонильную группу (C=O), а также несколько гидроксильных групп(OH).
В организме человека углеводы производятся в незначительном количестве, поэтому основное их количество поступает в организм с продуктами питания.
Виды углеводов.
Углеводы бывают:
1) Моносахариды. ( самые простые формы углеводов )
— фруктоза С6Н12О6 ( самый сладкий углевод )
— рибоза С5Н10О5 ( входит в состав нуклеиновых кислот )
— эритроза С4H8O4 ( промежуточная форма при расщеплении углеводов )
2) Олигосахариды ( содержат от 2 до 10 остатков моносахаридов )
— сахароза С12Н22О11 ( глюкоза + фруктоза, или в просто – тростниковый сахар)
— лактоза C12h32O11 (молочный сахар )
— мальтоза C12h34O12 ( солодовый сахар, состоит из двух связанных остатков глюкозы )
3) Сложные углеводы ( состоящие из множества остатков глюкозы )
— крахмал (С6h20O5)n ( наиболее важный углеводный компонент пищевого рациона, человек потребляет из углеводов около 80% крахмала. )
— гликоген ( энергетические резервы организма, излишки глюкозы, при поступлении в кровь, откладываются про запас организмом в виде гликогена )
4) Волокнистые, или неусваеваемые, углеводы, определяющиеся как пищевая клетчатка.
— Целлюлоза ( самое распостраненное органическое вещество на земле и вид клетчатки )
По простой классификации углеводы можно разделить на простые и сложные. В простые входят моносахариды и олигосахариды, в сложные полисахариды и клетчатка. В подробностях все виды углеводов рассмотрим позже, а так же их применение в пищевом рационе.
Основные функции.
Энергетическая.
Углеводы являются основным энергетическим материалом. При распаде углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50 – 60 % суточного энергопотребления организма, а при мышечной деятельности на выносливость — до 70 %. При окислении 1 г углеводов выделяется 17 кДж энергии (4,1 ккал). В качестве основного энергетического источника в организме используется свободная глюкоза или запасенные углеводы в виде гликогена. Является основным энергетическим субстратом мозга.
Пластическая.
Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АТФ, АДФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются структурными компонентами клеточных мембран. Продукты превращения глюкозы (глюкуроновая кислота, глюкозамин и др.) входят в состав полисахаридов и сложных белков хрящевой и других тканей.
Запас питательных веществ.
Углеводы накапливаются (запасаются) в скелетных мышцах, печени и других тканях в виде гликогена. Систематическая мышечная деятельность приводит к увеличению запасов гликогена, что повышает энергетические возможности организма.
Специфическая.
Отдельные углеводы участвуют в обеспечении специфичности групп крови, исполняют роль антикоагулянтов (вызывающие свертывание), являясь рецепторами цепочки гормонов или фармакологических веществ, оказывая противоопухолевое действие.
Защитная.
Сложные углеводы входят в состав компонентов иммунной системы; мукополисахариды находятся в слизистых веществах, которые покрывают поверхность сосудов носа, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий и вирусов, а также от механических повреждений.
Регуляторная.
Клетчатка пищи не поддается процессу расщепления в кишечнике, однако активирует перистальтику кишечного тракта, ферменты, использующиеся в пищеварительном тракте, улучшая пищеварение и усвоение питательных веществ.
Что такое углеводы, роль углеводов в организме человека
Химические свойства клеток, входящих в состав живых организмов, зависят прежде всего от количества атомов углерода, составляющих до 50% сухой массы. Атомы карбона находятся в главных органических веществах: белках, нуклеиновых кислотах, липидах и углеводах. К последней группе относятся соединения карбона и воды, соответствующие формуле (CH2O)n , где n равно или больше трех. Кроме углерода, гидрогена и оксигена, в состав молекул могут входить атомы фосфора, азота, серы. В данной статье мы изучим роль углеводов в организме человека, а также особенности их строения, свойств и функций.
Классификация
Данную группу соединений в биохимии разделяют на три класса: простые сахара (моносахариды), полимерные соединения с гликозидной связью – олигосахариды и биополимеры с большой молекулярной массой – полисахариды. Вещества вышеназванных классов встречаются в различных видах клеток. Например, крахмал и глюкоза имеются в растительных структурах, гликоген – в гепатоцитах человека и клеточных стенках грибов, хитин – в наружном скелете членистоногих. Все вышеперечисленные вещества – это углеводы. Роль углеводов в организме универсальна. Они — основной поставщик энергии для жизненных проявлений клеток растений, бактерий, животных и человека.
Моносахариды
Имеют общую формулу CnH2nOn и делятся на группы в зависимости от количества атомов карбона в молекуле: триозы, тетрозы, пентозы и так далее. В составе клеточных органелл и цитоплазме простые сахара имеют две пространственные конфигурации: циклическую и линейную. В первом случае атомы углерода соединяются друг с другом ковалентными сигма-связями и образуют замкнутые циклы, во втором случае углеродный скелет не замкнут и может иметь разветвления. Чтобы определить, какова роль углеводов в организме, рассмотрим наиболее распространенные из них – пентозы и гексозы.
Изомеры: глюкоза и фруктоза
Они имеют одинаковую молекулярную формулу C6H12O6, но различные структурные виды молекул. Ранее мы уже называли главную роль углеводов в живом организме – энергетическую. Вышеназванные вещества расщепляются клеткой. В результате происходит выделение энергии (17,6 кДж из одного грамма глюкозы). Кроме этого, синтезируется 36 молекул АТФ. Распад глюкозы происходит на мембранах (кристах) митохондрий и представляет собой цепь ферментативных реакций – Цикл Кребса. Он является важнейшим звеном диссимиляции, протекающей во всех без исключения клетках гетеротрофных эукариотических организмов.
Глюкоза образуется также в миоцитах млекопитающих вследствие расщепления в мышечной ткани запаса гликогена. В дальнейшем она используется как легко распадающееся вещество, так как обеспечение клеток энергией – это основная роль углеводов в организме. Растения являются фототрофами и самостоятельно образуют глюкозу в процессе фотосинтеза. Эти реакции называются циклом Кальвина. Исходным веществом служит углекислый газ, а акцептором – риболёзодифосфат. Синтез глюкозы происходит в матриксе хлоропластов. Фруктоза, имея такую же молекулярную формулу, как и глюкоза, содержит в молекуле функциональную группу кетонов. Она более сладкая, чем глюкоза, и находится в меде, а также соке ягод и фруктов. Таким образом, биологическая роль углеводов в организме заключается прежде всего в использовании их в качестве быстрого источника получения энергии.
Роль пентоз в наследственности
Остановимся еще на одной группе моносахаридов – рибозе и дезоксирибозе. Их уникальность заключается в том, что они входят в состав полимеров – нуклеиновых кислот. Для всех организмов, включая неклеточные формы жизни, ДНК и РНК являются главными носителями наследственной информации. Рибоза входит в молекулы РНК, а дезоксирибоза содержится в нуклеотидах ДНК. Следовательно, биологическая роль углеводов в организме человека состоит в том, что они участвуют в образовании единиц наследственности – генов и хромосом.
Примерами пентоз, содержащих альдегидную группу и распространенных в растительном мире, являются ксилоза (содержится в стеблях и семенах), альфа-арабиноза (находится в камеди косточковых плодовых деревьев). Таким образом, распространение и биологическая роль углеводов в организме высших растений достаточно велики.
Что такое олигосахариды
Если остатки молекул моносахаридов, например, таких как глюкоза или фруктоза, связаны ковалентными связями, то образуются олигосахариды – полимерные углеводы. Роль углеводов в организме как растений, так и животных разнообразна. Особенно это касается дисахаридов. Наиболее распространены среди них сахароза, лактоза, мальтоза и трегалоза. Так, сахароза, иначе называемая тростниковым или свекловичным сахаром, содержится в растениях в виде раствора и запасается в их корнеплодах или стеблях. В результате гидролиза образуются молекулы глюкозы и фруктозы. Молочный сахар, лактоза, имеет животное происхождение. У некоторых людей наблюдается непереносимость этого вещества, связанная с гипосекрецией фермента лактазы, который расщепляет молочный сахар на галактозу и глюкозу. Роль углеводов жизнедеятельности организма разнообразна. Например, дисахарид трегалоза, состоящий из двух остатков глюкозы, входит в состав гемолимфы ракообразных, пауков, насекомых. Также он встречается в клетках грибов и некоторых водорослей.
Еще один дисахарид – мальтоза, или солодовый сахар, содержится в зерновках ржи или ячменя при их прорастании, представляет собой молекулу, состоящую из двух остатков глюкозы. Она образуется в результате распада растительного или животного крахмала. В тонком кишечнике человека и млекопитающих мальтоза расщепляется под действием фермента – мальтазы. При его отсутствии в панкреатическом соке возникает патология, обусловленная непереносимостью в продуктах питания гликогена или растительного крахмала. В этом случае используют специальную диету и добавляют в рацион питания сам фермент.
Сложные углеводы в природе
Они распространены очень широко, особенно в растительном мире, являются биополимерами и имеют большую молекулярную массу. Например, в крахмале она равна 800 000, а в целлюлозе – 1 600 000. Полисахариды отличаются между собой составом мономеров, степенью полимеризации, а также длиной цепей. В отличие от простых сахаров и олигосахаридов, которые хорошо растворяются в воде и имеют сладковатый вкус, полисахариды гидрофобны и безвкусны. Рассмотрим роль углеводов в организме человека на примере гликогена – животного крахмала. Он синтезируется из глюкозы и резервируется в гепатоцитах и клетках скелетных мышц, где его содержание в два раза выше, чем в печени. К образованию гликогена способны также подкожная жировая клетчатка, нейроциты и макрофаги. Другой полисахарид – растительный крахмал, является продуктом фотосинтеза и образуется в зеленых пластидах.
С самого начала человеческой цивилизации главными поставщиками крахмала были ценные сельскохозяйственные культуры: рис, картофель, кукуруза. Они до сих пор являются основой пищевого рациона подавляющего большинства жителей Земли. Именно поэтому так ценны углеводы. Роль углеводов в организме состоит, как мы видим, в их применении в качестве энергоемких и быстро усваиваемых органических веществ.
Существует группа полисахаридов, мономерами которых являются остатки гиалуроновой кислоты. Они называются пектинами и являются структурными веществами клеток растений. Особенно богаты ими кожура яблок, жом свеклы. Клеточные вещества пектины регулируют внутриклеточное давление – тургор. В кондитерской промышленности они используются как желеобразующие вещества и загустители при производстве высококачественных сортов зефира и мармелада. В диетическом питании применяются как биологически активные вещества, хорошо выводящие токсины из толстого кишечника.
Что такое гликолипиды
Это интересная группа комплексных соединений углеводов и жиров, находящихся в нервной ткани. Из неё состоит головной и спинной мозг млекопитающих. Гликолипиды встречаются также в составе клеточных мембран. Например, у бактерий они участвуют в межклеточных контактах. Часть этих соединений является антигенами (вещества, выявляющие группы крови системы Ландштейнера АБ0). В клетках животных, растений и человека, кроме гликолипидов, присутствуют и самостоятельные молекулы жиров. Они выполняют прежде всего энергетическую функцию. При расщеплении одного грамма жира выделяется 38,9 кДж энергии. Для липидов характерна также структурная функция (входят в состав клеточных мембран). Таким образом, эти функции выполняют углеводы и жиры. Их роль в организме исключительно велика.
Роль углеводов и липидов в организме
В клетках человека и животных могут наблюдаться взаимные превращения полисахаридов и жиров, происходящие в результате обмена веществ. Учеными-диетологами установлено, что излишнее потребление крахмалистой пищи приводит к накоплению жира. Если человек имеет нарушения со стороны поджелудочной железы в плане выделения амилазы или ведет малоподвижный образ жизни, его вес может сильно увеличиться. Стоит помнить, что богатая углеводами пища расщепляется в основном в двенадцатиперстной кишке до глюкозы. Она всасывается капиллярами ворсинок тонкого кишечника и депонируется в печени и мышцах в виде гликогена. Чем более интенсивный обмен веществ в организме, тем активнее он расщепляется до глюкозы. Затем она используется клетками как основной энергетический материал. Данная информация служит ответом на вопрос о том, какую роль играет углеводы организме человека.
Значение гликопротеидов
Соединения этой группы веществ представлены комплексом углевод + белок. Их еще называют гликоконъюгатами. Это антитела, гормоны, мембранные структуры. Новейшими биохимическими исследованиями установлено: если гликопротеиды начинают изменять свою нативную (природную) структуру, это приводит к развитию таких сложнейших заболеваний, как астма, ревматоидный артрит, рак. Роль гликоконъюгатов в метаболизме клетки велика. Так, интерфероны подавляют размножение вирусов, иммуноглобулины защищают организм от патогенных агентов. Белки крови также относятся к этой группе веществ. Они обеспечивают защитные и буферные свойства. Все вышеперечисленные функции подтверждает тот факт, что физиологическая роль углеводов в организме разнообразна и чрезвычайно важна.
Где и как образуются углеводы
Основные поставщики простых и сложных сахаров – это зеленые растения: водоросли, высшие споровые, голосеменные и цветковые. Все они содержат в клетках пигмент хлорофилл. Он входит в состав тилакоидов – структур хлоропластов. Российский ученый К. А Тимирязев изучил процесс фотосинтеза, в результате которого образуются углеводы. Роль углеводов в организме растения заключается в накоплении крахмала в плодах, семенах и луковицах, то есть в вегетативных органах. Механизм фотосинтеза достаточно сложен и состоит из серии ферментативных реакций, протекающих как на свету, так и в темноте. Глюкоза синтезируется из углекислого газа под действием ферментов. Гетеротрофные организмы используют зеленые растения в качестве источника пищи и энергии. Таким образом, именно растения являются первым звеном во всех трофических цепях и называются продуцентами.
В клетках гетеротрофных организмов углеводы синтезируются на каналах гладкой (агранулярной) эндоплазматической сети. Затем они используются как энергетический и строительный материал. В растительных клетках углеводы дополнительно образуются в комплексе Гольджи, а затем идут на формирование целлюлозной клеточной стенки. В процессе пищеварения позвоночных животных соединения, богатые углеводами, частично расщепляются в ротовой полости и желудке. Основные же реакции диссимиляции происходят в двенадцатиперстной кишке. В неё выделяется поджелудочный сок, содержащий фермент амилазу, расщепляющий крахмал до глюкозы. Как уже было ранее сказано, глюкоза всасывается в кровь в тонком кишечнике и разносится по всем клеткам. Здесь она используется как источник энергии и структурное вещество. Это объясняет, какую роль в организме играют углеводы.
Надмембранные комплексы гетеротрофных клеток
Они характерны для животных и грибов. Химический состав и молекулярная организация этих структур представлены такими соединениями, как липиды, белки и углеводы. Роль углеводов в организме – это участие в энергетическом обмене и построении мембран. В клетках человека и животных есть особый структурный компонент, называемый гликокаликсом. Этот тонкий поверхностный слой состоит из гликолипидов и гликопротеидов, связанных с цитоплазматической мембраной. Он обеспечивает непосредственную связь клеток с внешней средой. Здесь же происходит восприятие раздражений и внеклеточное пищеварение. Благодаря своей углеводной оболочке клетки слипаются друг с другом, образуя ткани. Это явление называется адгезией. Добавим также, что «хвосты» углеводных молекул находятся над поверхностью клетки и направлены в межтканевую жидкость.
Другая группа гетеротрофных организмов – грибы, также имеет поверхностный аппарат, называемый клеточной стенкой. В неё входят сложные сахара – хитин, гликоген. Некоторые виды грибов содержат также растворимые углеводы, например трегалозу, называемую грибным сахаром.
У одноклеточных животных, таких как инфузории, поверхностный слой – пелликула, также содержит комплексы олигосахаридов с белками и липидами. У некоторых простейших пелликула достаточно тонкая и не мешает изменению формы тела. А у других она утолщается и становится прочной, как панцирь, выполняя защитную функцию.
Клеточная стенка растений
Она также содержит большое количество углеводов, особенно целлюлозы, собранной в виде пучков волокон. Эти структуры формируют каркас, погруженный в коллоидный матрикс. Он состоит в основном из олиго- и полисахаридов. Клеточные стенки растительных клеток могут одревесневать. В этом случае промежутки между пучками целлюлозы заполняются другим углеводом – лигнином. Он усиливает опорные функции клеточной оболочки. Часто, особенно у многолетних древесных растений, наружный слой, состоящий из целлюлозы, покрывается жироподобным веществом – суберином. Он препятствует попаданию внутрь растительных тканей воды, поэтому нижележащие клетки быстро отмирают и покрываются слоем пробки.
Суммируя вышесказанное, мы видим, что в клеточной стенке растений тесно взаимосвязаны углеводы и жиры. Их роль в организме фототрофов трудно недооценить, так как гликолипидные комплексы обеспечивают опорную и защитную функции. Изучим разнообразие углеводов, характерных для организмов царства Дробянки. К нему относятся прокариоты, в частности бактерии. Их клеточная стенка содержит углевод – муреин. В зависимости от строения поверхностного аппарата бактерии разделяют на грамположительные и грамотрицательные.
Строение второй группы более сложное. Эти бактерии имеют два слоя: пластичный и ригидный. Первый содержит мукополисахариды, например муреин. Его молекулы имеют вид крупных сетчатых структур, образующих капсулу вокруг бактериальной клетки. Второй слой состоит из пептидогликана – соединения полисахаридов и белков.
Липополисахариды клеточной стенки позволяют бактериям прочно прикрепляться к различным субстратам, например, к зубной эмали или к мембране эукариотических клеток. Кроме этого, гликолипиды способствуют слипанию бактериальных клеток между собой. Таким путем образуются, например, цепочки стрептококков, грозди стафилококков, более того, некоторые виды прокариот имеют дополнительную слизистую оболочку – пеплос. Она содержит в своем составе полисахариды и легко разрушается под действием жесткого радиационного излучения или при контакте с некоторыми химическими веществами, например антибиотиками.
Классификация углеводов, значение и общие сведения о них.
Углеводы — органические соединения, в состав которых зачастую входят три химических элемента: Карбон, Гидроген и Оксиген. Много углеводов кроме этих элементов содержат Фосфор, Сульфур и Нитроген. Данные биополимеры широко распространены в природе. Биосинтез углеводов в растениях осуществляется в результате фотосинтеза. Углеводы составляют около 80-90 % сухой массы растений.
В организме человека концентрация углеводов в пересчете на сухое вещество составляет около 2 % процентов. Углеводы являются основным источником химической энергии для организма. Расщепление углеводов имеет особое значение для функционирования некоторых органов. Например, отдельные органы удовлетворяют свои потребности преимущественно за счет расщепления глюкозы: головной мозг — на 80%, сердце — на 70 — 75%. Углеводы депонируются в тканях организма в виде запасных питательных веществ (гликоген). Некоторые из них выполняют опорные функции (гиалуроновая кислота), участвуют в защитных функциях, задерживают развитие микробов (слизи), является химической основой для построения молекул биополимеров, составными частями макроэргических соединений и т.д.
Классификация углеводов.
Все углеводы делятся на две большие группы: моносахариды (простые углеводы или монозы), полисахариды (сложные углеводы или полиозы), которые состоят из нескольких остатков молекул моносахаридов, связанных между собой.
Классификация углеводов: моносахариды.
Моносахариды, содержащие альдегидную группу, называют альдозами, а те, которые содержат кетонную группу, – кетозами. К простым углеводам относятся альдегидо- и кетоспирты с числом углеродных атомов не менее трех. По числу атомов карбона моноза деляться на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.
Триозы. Содержатся в тканях и биологических жидкостях в виде эфиров ортофосфорной кислоты как продукты промежуточного обмена углеводов во время реакций гликолиза и брожения. Тетрозы. Наибольшее значение имеет эритроза, которая содержится в тканях в виде эфира ортофосфорной кислоты – продукта пентозного пути окисления углеводов. Пентозы. Большинство пентоз образуется в пищеварительном тракте человека в результате гидролиза пентозанов овощей и фруктов. Часть пентоз образуется в процессах промежуточного обмена, в частности в пентозном пути. В тканях пентозы находятся в свободном состоянии в виде эфиров ортофосфатнои кислоты, входящих в состав макроэргических соединений (АТФ), нуклеиновых кислот, коферментов (НАДФ, ФАД) и других важных биосоединений. Особого внимания заслуживают такие пентозы: арабиноза, рибоза, дезоксирибоза, ксилулоза. Гексозы. Встречаются в свободном состоянии, в составе полисахаридов и других соединений. Наиболее важными представителями данного класса углеводов являются глюкоза, фруктоза, галактоза, маноза.
Классификация углеводов: дисахариды.
Дисахариды – это углеводы, молекулы которых при гидролизе расщепляются на две молекулы гексоз. К дисахаридам относятся мальтоза, сахароза, трегалоза, лактоза.
При наименовании дисахаридов обычно пользуются названиями, которые сложились исторически (лактоза, мальтоза, сахароза), реже — рациональными и по номенклатуре IUPAC.
Дисахариды — твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, оптически активные, сладкие на вкус, способные к кислотному или ферментативному гидролизу, могут образовывать эфиры.
Классификация углеводов: гомополисахариды и гетерополисахариды. В состав гомополисахаридов входит значительное количество остатков одного моносахарида: глюкозы, манозы, фруктозы, ксилозы и т.д. Они являются запасными (резервными) питательными веществами для организма (гликоген, инулин, крахмал). Молекулы гетерополисахаридов состоят из большого количества разных моносахаридов.
значение, на какие группы делятся углеводы и их роль в организме человека
Углеводы являются одним из важнейших элементов, необходимых для поддержания оптимального состояния организма человека. Это главные поставщики энергии, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Они содержатся в основном в продуктах растительного происхождения, а именно в сахарах, хлебобулочных изделиях, цельнозерновых крупах и злаках, картошке, клетчатке (овощи, фрукты). Ошибочно полагать, что молочные и остальные преимущественно белковые продукты не содержат углеводов. Например, в молоке также присутствуют углеводы. Ими является молочный сахар – лактоза. Из данной статьи вы узнаете, на какие группы делятся углеводы, примеры и отличия этих углеводов, а также сможете понять, как рассчитать их необходимую суточную норму.
Основные группы углеводов
Итак, теперь разберемся, на какие группы делятся углеводы. Специалисты выделяют 3 основные группы углеводов: моносахариды, дисахариды и полисахариды. Чтобы понять их отличия, рассмотрим каждую группу более подробно.
- Моносахариды – они же простые сахара. В большом количестве содержатся в виноградном сахаре (глюкоза), плодовом сахаре (фруктоза) и т.д. Моносахара прекрасно растворяются в жидкости, придавая ей сладкий привкус.
- Дисахариды — эта группа углеводов, которые расщепляются на два моносахарида. Они так же полностью растворяются в воде и имеют сладость во вкусе.
- Полисахариды — последняя группа, представляющая собой сложные углеводы, которые не растворяются в жидкостях, не обладают выраженным вкусом и состоят из множества моносахаридов. Проще говоря, это полимеры глюкозы: всем нам известный крахмал (запасной углевод растений), целлюлоза (клеточная стенка растений), гликогены (запасной углевод грибов, а также животных), хитин, пептидогликан (муреин).
В углеводах какой группы больше всего нуждается человеческий организм
Рассматривая вопрос о том, на какие группы делятся углеводы, стоит отметить, что в большинстве они содержатся именно в продуктах растительного происхождения. В них входит огромное количество витаминов и питательных веществ, поэтому углеводы обязательно должны присутствовать в ежедневном рационе каждого человека, ведущего здоровый и активный образ жизни. Для обеспечения организма этими веществами, необходимо потреблять как можно больше зерновых (каши, хлеб, хлебцы и т.д.), овощей и фруктов.
Глюкоза, т.е. обычный сахар – особенно полезный для человека компонент, поскольку он благотворно влияет на умственную деятельность. Эти сахара в процессе переваривания практически моментально всасываются в кровь, что способствует повышению уровня инсулина. В это время человек испытывает радость и эйфорию, поэтому сахар принято считать наркотиком, который при излишнем потреблении вызывает зависимость и негативно влияет на общее состояние здоровья. Именно поэтому, поступление сахара в организм следует контролировать, однако полностью отказываться от него нельзя, ведь именно глюкоза является запасным источником энергии. В организме она превращается в гликоген и откладывается в печени и мышцах. В момент расщепления гликогена совершается работа мышц, следовательно, нужно постоянно поддерживать в организме его оптимальное количество.
Нормы употребления углеводов
Поскольку все группы углеводов обладают своими характерными особенностями, их потребление следует четко дозировать. Например, полисахариды, в отличие от моносахаридов, должны поступать в организм в большем количестве. В соответствии с современными нормами питания, углеводы должны составлять половину суточного рациона, т.е. примерно 50% — 60%.
Расчет количества углеводов, необходимого для жизнедеятельности
Для каждой группы людей требуется разное количество энергии. К примеру, для детей в возрасте от 1 до 12 месяцев физиологическая потребность в углеводах колеблется в пределах 13 грамм на один килограмм веса, при этом не следует забывать, на какие группы делятся углеводы, присутствующие в рационе ребенка. Для взрослых людей в возрасте от 18 до 30 лет суточная норма углеводов разнится в зависимости от направления деятельности. Так, для мужчин и женщин, занимающихся умственным трудом, норма потребления составляет около 5 грамм на 1 килограмм веса. Следовательно, при нормальной массе тела здоровый человек нуждается примерно в 300 граммах углеводов в день. В зависимости от пола этот показатель также меняется. Если же человек занимается преимущественно тяжелым физическим трудом или спортом, то при расчете нормы углеводов используется следующая формула: 8 грамм на 1 килограмм нормального веса. Причем, в этом случае также учитывается то, на какие группы делятся углеводы, поступающие с пищей. Вышеперечисленные формулы позволяют рассчитать в основном количество сложных углеводов – полисахаридов.
Приблизительные нормы потребления сахара для отдельных групп людей
Что касается сахара, то в чистом виде он представляет собой сахарозу (молекулы глюкозы и фруктозы). Для взрослого человека оптимальным считается всего лишь 10% сахара от количества потребляемых калорий в сутки. Чтобы быть точными, взрослым женщинам в день требуется примерно 35-45 грамм чистого сахара, у мужчин же этот показатель выше – 45-50 грамм. Для тех, кто активно занимается физическим трудом, нормальное количество сахарозы колеблется от 75 до 105 грамм. Эти цифры позволят человеку осуществлять деятельность и не испытывать упадка сил и энергии. Что касается пищевых волокон (клетчатка), то их количество следует определять также индивидуально, учитывая пол, возраст, вес и уровень активности (не менее 20 грамм).
Таким образом, определив, на какие три группы делятся углеводы и поняв значимость в организме, каждый человек сможет самостоятельно рассчитать их необходимое количество для жизнедеятельности и нормальной работоспособности.
27 . Биологические функции углеводов.
Энергетическая (при окислении 1 г —- 16,9 кДж )
Структурная (все оранизмы используют углеводы для построения скелкта: хитин – у насекомых, клетка – у растений)
Защитная (углеводы,входящие в состав мукополисахаридов и гликопротеидов, обеспечивает защиту пдлежаих тканей от механического воздействия .
Анаболическая (синтез липидов)
Резервная (гликоген)
Рецепторная (в состав большинства рецепторов клетки входят углеводные фрагменты. Последовательность углеводов в которых несёт важную информацию о структуре рецептора. В частности гликопротеины образуют рецепторы узнавания одних клеток другими, поэтому проблема трансплантации органов заключена в специфике этих рецепторов)
Иммунологическая (в состав большинства образуемых антител входят углеводы)
Католитическая (в состав многих ферментов входят углеводы)
Аммортизаторная (гликопротеиды входят в состав синовиальной жидкости и препядствуют повреждению суставных поверхностей; образуют основное вещество соединительной ткани.
Антифризная (препядствуют замерзанию)
Кроме этого углеводы выполняют резервную функцию (крахмал, гликоген), учавствуют в осмотических процессах, обладают антикоагулянтными свойствами (гепарин), необходимы для нормального окисления белков и липидов.
28 . Переваривание углеводов .
Переваривание начинается в ротовой полости за счёт слюны, содержащей муцин. При пережёвывании пища перемешивается, смачивается, пропитывается воздухом.Частицы слизи обеспечивают мобилизацию ферментов и этим самым увеличивают эффективность переваривания. Переваривание крахмала во рту начинается под действием а – амилазы (птиалин), которая относится к гликозид – гидролазам, гидролизирует
У некоторых животных (лошади, собаки) а – амилаза отсутствует и крахмал переваривается в тонкой кишке под действием панкреатической амилазы. Кроме а – амилазы существует ещё два вида амилаз –в— и гамма – амилазы. Они содержатся в тканях.в – амилаза гидролизирует крахмал, отщеплением мальтозы, то есть является экзогликозидазой. Гамма – амилаза отщепляет от крахмала гликозидные остатки. Различают кислую и нейтральную гамма – амилазу, в зависимости от того, в какой области рН они проявляют максимальную активность. Кислая гамма – амилаза локализуется в лизосомах. Нейтральная – в микросомах и гиалоплазме.
Желудочный сок не содержит ферментов, расщепляющих углеводы, но в желудке действие а– амилазы слюны прекращается, так как среда кислая (рН = 1,5 – 2,5). Но в более глубоких слоях пищевого комка, куда не сразу проникает желудочный сок, действие слюнной амилазы некоторое время продолжается.
В двенадцатиперстной кишке переваривание идёт под действием а– амилазы панкреатического сока. Здесь рН возрастает до нейтральных значений, и при этих условиях панкреатическаяа– амилаза обладает максимальной активность. Она завершает работу, начатую слюнной амилазой по превращению крахмала в мальтозу. Но в молекулах амилопектина и гликогена существуют
Различают три вида пищеварения:
1) полостное (неэффективно, так как вероятность встречи фермента и субстрата не велика и подчиняется закону Броуновского движения)
2) пристеночное (осуществляется в гликокаликсе, который представляет собой гликопротеиновый комплекс, локализованный над и под микроворсинками тонкого кишечника. Сквозь сеть гликокаликса не проникают микробы, поэтому среда пищеварения стерильна, ферменты иммобилизованы на микроворсинках, конкурентного торможения их не происходит, так как среда стерильна. Всё это определяет высокую вероятность встречи фермента и субстрата, а значит и высокую эффективность этого пищеварения, кроме этого образующийся продукт сразу же убирается, поэтому ретроингибирование не имеет места).
3) внутриклеточное (проходит по механизму фаго — и пиноцитоза; является несовершенным, поскольку может приводить к развитию аллергических реакций).
Пристеночное пищеварение– составная часть транспортного конвейра. Пищевой транспортный конвейер – совокупность процессов переваривания, сопряжённая с механизмами всасывания или транспорта веществ через мембрану, причём сопряжённая структурно и функционально, то есть место локализации иммобилизованного фермента находится с местом транспорта Р. За счёт этого конвейера обеспечивается направленное поступление компонентов пищи из полости ЖКТ в кровь. Процессы всасывания осуществляются тремя путями:
1) пассивная диффузия (по градиенту концентрации), так переносятся манноза, арабиноза, ксилоза.
2) облегчённая диффузия (облегчается путём образования гидрофобных каналов и пор при контакте мембраны с транспортируемым веществом).
3) активный транспорт (против градиента концентрации, за счёт энергии макроэргических связей АТФ или энергии мембранного потенциала).
При этом активное участие принимает Na-K- АТФ- аза. В процессе работыNa-K-АТФ-азы в клетку поступает 2К и выкачивается из клетки 3Na.
Механизм всасывания выглядит так: глюкоза соединяется с ионами Na, образуя комплексное соединение, которое транспортируется внутрь клетки. Затем комплекс распадается, а освобождённый ионNaтранспортируется обратно. Попавшая внутрь клетки глюкоза подвергается фосфорилированию. Причинами этого является:
1) при фосфорилировании глюкоза приобретает заряд, это позволяет ей эффективно взаимодействовать с активным центром ферментов, катализирующих последующие реакции.
2) образовавшийся глюкоза – 6 – фосфат имеет отрицательный заряд, что препятствуют его выходу из клетки, то есть срабатывает эффект « замерзания ».
3
)
фосфат, который связывается с глюкозой
становится макроэргическим.
СН2ОН
СН2ОРО3Н2 СН2ОН
О О О
+
АТФ
фосфоглюкомутаза
ОН
ОН ОН
ОН ОН —
АДФ ОН
ОН
НО
О- РО3Н2
ОН ОН ОН
Первая реакция может катализироваться глюкиназой, которая в 10 раз активнее гексоиназы и имеет более высокое значение Kmдля глюкозы и не ингибируется глюкозой – 6 фосфатом, и работает только с глюкозой. Гексокиназа способна фосфорилировать мальтозу и галактозу. Что касается других моносахаридов, то их пути метаболизма можно представить так:
Основные функции углеводов
Функции углеводов многочисленны. Сами эти вещества синтезируются в наших организмах в незначительном количестве, а это означает, что мы ежедневно должны употреблять достаточное количество углеводистой пищи. Легкоусвояемые углеводы, а также иные прочие можно получить из продуктов именно растительного происхождения. Причина в том, что первичный синтез происходит именно в растениях, имеющих зеленый окрас. Он возможен благодаря фотосинтезу. Например, в злаках этих веществ может быть до 80 процентов.
Функции углеводов
Их несколько. Есть смысл рассмотреть каждую из них подробно.
Первая – энергетическая. Дело в том, что углеводы распадаются с выделением энергии. Она может рассеяться в виде тепла или отложиться в молекулах АТФ. До шести процентов нашей энергии приходит именно от углеводов. Они обеспечивают мышечную выносливость более чем на 70 процентов. Также они являются необходимым для мозга энергетическим субстратом.
Также существует пластическая функция углеводов. Речь о том, что они используются для построения нуклеиновых кислот, а также различных нуклеотидов. Они включены в состав ферментов, являются структурными элементами отдельных мембран.
Они входят в запас наших питательных веществ. Накапливаться они способны в скелетных мышцах, органах, тканях. Накопление происходит в виде гликогена. Если человек постоянно находится в движении, то запас этого вещества становится больше. Это хорошо, так как организм становится более выносливым. Каждый, наверняка, уже понял, как повысить собственную работоспособность.
Функции углеводов включают в себя и специфическую функцию. Она обусловлена тем, что данные вещества принимают непосредственное участие в процессе свертывания крови, не дают появляться опухолям, являются антикоагулянтами.
Рассмотрим остальные функции углеводов.Защитная функция также у них имеется. Дело в том, что рассматриваемые вещества – компоненты иммунной системы. Если их долгое время не хватает, то мы начинаем постоянно и беспричинно болеть. Вряд ли кого-то сегодня удивляет то, что наше здоровье зависит именно от того, какие продукты мы употребляем, а также от того, какие вещества эти продукты содержат.
Есть и регуляторная функция. Клетчатка, которая содержится в пище, не способна перевариваться в наших желудках, однако, она способна его улучшать.
Углеводы, которые находятся в продуктах растительного происхождения (к ним можно отнести овощи, хлеб и прочее), представлены в виде различных полисахаридов (моно-, ди-).
Моносахариды – это практически всегда сахароза и глюкоза. Содержатся они в меде, фруктах и так далее. Их называют сахарами. Глюкоза попадает в кровь практически моментально. Она приводит к гипергликемии крови, которая в свою очередь становится причиной активации функций поджелудочной железы по выработке инсулина – вещества, способного обеспечить попадание глюкозы в ткани. Инсулин подействовал – уровень глюкозы в крови резко снизился. Результатом этого будет слабость.
Добавить комментарий